DK147747B - Styreimpulsgenerator til cyklisk frembringelse af en signalteknisk sikker foelge af styreimpulser - Google Patents

Description

147747

Opfindelsen angår en styreimpulsgenerator til cyklisk frembringelse af en signalteknisk sikker følge af styreimpulser, indeholdende en kvartsgenerator, der aktiverer en seriekobling af forsinkelsesled med et efter sidste plads i seriekotr lingen følgende yderligere forsinkelsesled med kort løbetid over en styrekobling, som ved tidsmæssig overensstemmelse mellem periodevarigheden for kvartsgeneratorsignalerne og løbetiden for seriekoblingen danner en art selvholdekreds.

Sådanne generatorer benyttes til styring af bearbejdningsoperationer i digitalt arbejdende kobleværker. Ved disse styringer er det vigtigt, at styresignalerne opfylder faste forudgivne betingelser med hensyn til deres tidsmæssige varighed og cykliske rækkefølge. Moderne taktstrømforsyninger for digitale kobleværker kan f.eks. opbygges således, at en styreimpulsgenerator af den ovennævnte art som skridtdanner for det samlede anlæg frembringer et impulsprogram og herved syn- 2 147747 kroat styrer et antal taktgivere. Fra tysk patentskrift 2 135 683 kendes en sådan taktstrømforsyning for et tokanal-koblekredsanlæg. Dette sikkerhedskob1ekredsarfeg arbejder med antivalente koblevariabler i form af to firkantformede signalspændinger med samme forudgivne følgefrekvens og amplitude samt med en faseforskel på 180° for at skelne mellem de to værdier af koblevariablerne. Foruden de nævnte signalspændinger kræves der en overvågnings impuls med en frekvens, der i det mindste andrager det dobbelte af den forudbestemte følgefrekvens og desuden er beliggende uden for flankeområdet for signalspændingerne. En til styringsformål nødvendig fasestyreimpuls samt en flankestyreimpuls må til stadighed have en fast tilknytning til hinanden, for at alle styreforløb kan afvikles forskriftsmæssigt.

Da styreimpulsgeneratoren, som udløser flaikestyre-, overvågning- og fasestyreimpulserne, ikke er opbygget efter et specielt sikkerhedsprincip, men f.eks. kan bestå af en enkel frekvensdelerkobling, er betingelserne med hensyn til den tidsmæssige varighed og rækkefølge af de udløste impulser ikke ubetinget opfyldt.

En yderligere styreimpulsgenerator er beskrevet i en artikel med titlen n Taktstromversorgung und Uberwachung im URTL-Schaltkreissystem Ul" i Siemens-Zeit-schrift, 48(1974), hæfte 7, side 503-506. Ved denne kendte styreimpulsgenerator afgiver en kvartsstabiliseret generator impulser, som over en signalteknisk sikker portkobling trigger et monostabilt kiptrin, altså et forsinkelsesled.

Efter at være vendt tilbage til den stabile tilstand aktiverer det monostabile kiptrin et yderligere monostabilt kiptrin, der efter sin tilbagevenden til den stabile tilstand aktiverer et yderligere monostabilt kiptrin og så fremdeles.

De enkelte monostabile kiptrin danner en seriekobling. De ved hjælp af kiptrinnene forudgivne tider svarer herved til de enkelte impulsafstande svarende til behovene for de taktforsyninger, der skal styres af styreimpulsgeneratoren. Det ved sidste plads iseriekoblingen tilstedeværende monostabile kiptrin frembringer en meget smal såkaldt '•vindueimpuls*', inden for hvis varighed den næste fra den kvartsstabiliserede generator afgivne impuls, skal falde for at det monostabile kiptrin, som findes ved første plads iseriekoblingen atter kan aktiveres og det omtalte forløb på ny kan udføres.

Ved en anden, ligeledes signalteknisk sikker portkobling er der sørget for, at den nævnte vindueimpuls ikke kan udvide sig på ubemærket måde. Nærmere tekniske enkeltheder hertil er ikke angivet. For virkemåden af denne kendte styreimpulsgenerator er det yderligere væsentligt, at denne kobling kun afgiver dynamiske signaler, så længe de seriekoblede monostabile kiptrin danner en art af selvhoIdekreds. Såsnart periodevarigheden for den kvartsstabiliserede generator på grund af en defekt ikke længere stemmer overens med den samlede løbetid for de seriekoblede monostabile kiptrin, bryder den nævnte selvholdekreds sammen, og styreimpulsgeneratoren afgiver kun statiske signaler, som af de efterknyttede indretninger dog ikke kan anvendes til databearbejdningsformål. Herigennem kan det af styreimpuls- 3 147747 generatoren regulerede kobleværk i forstyrrelsestilfælde ikke afgive farlige informationer.

Den ovennævnte styreimpulsgenerator har den ulempe, at den åbenbart kun kan opbygges af signalteknisk sikre portkoblinger. Opfindelsen tager derfor sigte på at angive en styreimpulsgenerator af den ovennævnte art, hvor der ikke kræves signalteknisk sikre kobleled.

Ifølge opfindelsen løses denne opgave ved, at styrekoblingen består af en med sin taktindgang til kvartsgeneratoren sluttet, første taktflankestyret D-flip-flop med en direkte virkende tilbagestillingsindgang, som er således forbundet med udgangen af det yderligere forsinkelsesled, at der uden for dets løbetid sker en spærring, og at udgangen fra den første D-flip-rflop er forbundet -med en dynamisk indgang for et monostabilt kiptrin, hvis grundstillingsudgang er sluttet til taktindgangen for en anden taktflankestyret D-flip-flop, hvis D-indgang er ført til udgangen fra det nævnte yderligere forsinkelsesléd, og hvis direkte virkende spærreindgang er forbundet med kvartsgeneratoren, medens dens grundstil--lingsudgang danner styrekoblingens udgang.

Da alle kobleled i denne styrekobling i hver cyklus aktiveres følgeafhængigt på fordelagtig måde vil såvel tidsafvigelser som en koblefejl på grund af eventuelle forstyrrelser uden forsinkelse gøre sig gældende idet der ikke længere udløses nogen yderligere cyklus. Ved den særlige koblingsopbygning og de valgte afhængigheder er det muligt at opbygge styreimpulsgeneratoren uden signalteknisk sikre portkoblinger, således at der altså kan anvendes almindelig kendte komponenter.

Ved virkeliggørelse af princippet for en selvholdekreds vil styreimpulsgene-ratorer ikke af sig selv blive genstartet, men skal sættes i gang efter enstil-stand.

Til dette formål er en fordelagtig videreudvikling af opfindelsen ejendommelig ved, at der i styrekoblingen findes en tredje taktflankestyret D-flip-flop, hvis taktindgang er sluttet til kvartsgeneratoren, og hvis direkte virkende spærreindgang med henblik på et startforløb over en tastekontakt kan forbindes til stelpotential og hvis udgang er ført til en anden dynamisk indgang for det monostabile kiptrin i styrekoblingen.

I det følgende forklares et udførelseseksempel for opfindelsen nærmere under henvisning til tegningen.

Styregeneratoren består af en kvartsgenerator G, der ved hjælp af en styrekobling STG styrer en seriekobling RG af forsinkelsesled, f.eks. monostabile kiptrin MP1, MP2 til MPN samt et til seriekoblingen RG yderligere sluttet, separat monostabilt kiptrin MPZ med særlig kort tilbagefaldstid i forhold til de andre monostabile kiptrin. Over udgange Al, A2 til AN afgives de til styringen af bear-bejdningséperationai i et digitalt arbejdende kobleværk nødvendige signaler. De enkelte monostabile kiptrin MP1, MP2 til MPN i seriekoblingen RG er koblet således 4 147747 sammen, at ved tilbagefald af et monostabilt kiptrin, f.eks. kiptrinnet MP1, fra den ustabile tilstand til grundstillingen, styres det efterfølgende monostabile kiptrin, altså kiptrinnet MP2, over sin dynamiske indgang til den ustabile tilstand. Ved valg af forskellige tilbagefaldstider til den stabile tilstand kan de over udgangene Al, A2 til An givne signaler fastlægges med hensyn til deres impulsbredde. Denne seriekobling sikrer, at til hvert tidspunkt befinder kun et enkelt af de. monostabile kiptrin sig i den ustabile tilstand. Yderligere indkobles de enkelte monostabile kiptrin i en fast forudgiven rækkefølge efter hinanden. Herved frembringes de over udgangene Al, A2 til An givne signaler overlapningsfrit i en ved seriekoblingen RG fastlagt rækkefølge. Den ved additionen af udløbstiderne under de ustabile tilstande for de enkelte monostabile kiptrin MP1, MP2 til MPN resulterende samlede løbetid for seriekoblingen RG er valgt således, at den stemmer overens med periodevarigheden for kvartsgeneratoren G. De af denne kvartsgenerator frembragte impulser benyttes til at trigge det første monostabile kiptrin MP1 over styrekoblingen STG. Ved fejlfri funktion af den samlede kobling skal det sidste monostabile kiptrin MPN i seriekoblingen RG allerede være vendt tilbage til sin grundstilling og det efterfølgende monostabile kiptrin med kort tilbagefaldstid være bragt i den ustabile tilstand, før den næste impuls fra kvartsgeneratoren G udløser en yderligere cyklus.

Styrekoblingen STG tillader en signalteknisk sikker sammenligning mellem kvartsgenerator -periodevarigheden og den samlede løbetid for seriekoblingen RG inklusiv løbetiden for det monostabile kiptrin MPZ. En sådan overvågning er vigtig af følgende grunde:

Den tid hvor et monostabilt kiptrin holdes i den ustabile tilstand, bestemmes ved tidskontanten af et modstand-kondensator-led og tærskelværdien for det pågældende kiptrin.

Som følge af drift eller ved totaludfald af de tidsbestemmende komponenter kan løbetiden for et monostabilt kiptrin, altså den tid, hvor trinnet befinder sig i den ustabile tilstand, forlænges eller forkortes inden for vide grænser.

Ved komponentdefekter i kiptrinnet kan der desuden optræde manglende kobleevne, således at udgangen vedvarende forbliver på et potential, der ligger mellem de to forsyningspotentialer for koblingen.

Styrekoblingen STG består nu i det væsentlige af en første taktflankestyret D-flip-flop FPI, der styrer et monostabilt kiptrin MPO, hvortil der er sluttet en anden taktflankestyret D-flip-flop FP2. Udgangen AFP2 fra den sidstvænvte flipflop styrer seriekoblingen RG. En yderligere tredje taktflankestyret D-flip-flop FP3 tjener sammen med en tastkontakt TT (arbejdskontakt) til at starte styreimpuls-generatoren. Den til stadighed indkoblede kvartsgenerator G er forbundet med takt-indgangene TFP1 og TFP3 for de to flip-floptrin FPI og FP3. Den direkte virkende * 147747 5 spærreindgang RFP2 for den anden D-flip-flop FP2 er forbundet med kvartsgeneratoren G. Indgangene DFP1 og DFP3 for de to D-flip-floptrin FPI og FP3 er ikke aktiverede. Dette opfattes som om indgangene var belagt med logisk 1.

Styreimpulsgeneratoren arbejder på følgende måde: Sålænge det monostabile kiptrin MPZ endnu befinder sig i sin grundstilling, afgiver det over sin udgang MPZ1 et signal med værdien 0. Herved stilles D-flip-floptrinnet FPI over sin direkt virkende tilbagestillingsindgang i grundstillingen og fastholdes i denne. Det fra det monostabile kiptrin MPZ afgivne signal optræder ligeledes på D-indgangen DFP2 af flip-floptrinnet FP2. Signalet optages dog ikke, idet der ikke forekommer nogen impuls på taktindgangen TFP2. Ved denne kobletilstand kan en eventuelt for tidligt indtræffende positiv flanke af et fra kvartsgeneratoren G afgivet signal ikke styre flip-floptrinnet FPI fra grundstillingen til den anden tilstand og dermed passere denne flip-flop, idet denne flip-flop fastholdes i sin grundstilling. Først når det sidste monostabile kiptrin MPN i seriekoblingen RG vender tilbage til sin grundstilling, trigges det monostabile kiptrin MPZ. Derved åbnes der et smalt ved den valgte meget korte tilbagefaldstid for det monostabile kiptrin MPZ forudgivet »tidsvindue”. Herved afgiver det monostabile kiptrin MPZ over sin udgang MPZ1 udgangssignalet med værdien 1, hvilket frigiver flip-floptrinnet FPI under den korte varighed af tidsvinduet. Hvis forflanken af et fra kvartsgeneratoren G afgivet signal i løbet af dette tidsrum optræder på taktindgangen TFP1 for flip-floptrinnet FPI, omkobles denne flip-flop fra grundstillingen til den anden tilstand og frembringer derved en positiv udgangsflanke, som trigger det monostabile kiptrin MPO over dets dynamiske indgang MPOl.

Optræder den positive flanke af det fra kvartsgeneratoren G afgivne signal imidlertid først, efter at det monostabile kiptrin MPZ i tilslutning til det nævnte tidsvindue igen er vendt tilbage til sin grundstilling, kan flip-floptrinnet FPI ikke omkobles, idet spærretilstanden i'så fald allerede er til stede. I dette tilfælde forbliver det fra kvartsgeneratoren G afgivne signal virkningsløst. Som følge heraf forbliver også det monostabile kiptrin MPO i den viste grundstilling.

Når de fra kvartsgeneratoren G afgivene signaler således ikke forekommer under det ved det monostabile kiptrin MPZ bestemte tidsvindue, dvs. når kvartsgeneratorper iodevarigheden ikke stemmer overens med løbetiden for seriekoblingen RG, vil seriekoblingen RG i forbindelse med styrekoblingen STG ikke opnå egenskab af en selv-holdekreds, ved hvilken impulser afgives cyklisk over udgangene Al, A2 til An.

Til iværksættelse af et startforløb for styreimpulsgeneratoren, ved hvilket selvholdekredsen for første gang bringes i stand, tjener tastkontaken TT, som herved forbinder den direkt virkende tilbagestillingsindgang RFP3 for D-flip-flop-trinnet FP3 til stelpotential. Herved kobles denne i sin grundstilling og fastholdes der under varigheden for tastbetjeningen. Den første efter tastkontakten 147747 6 TT's åbning optrædende positive impulsflanke fra kvartsgeneratoren kobler D-flip-floptrinnet FP3 fra grundstillingen til den anden tilstand. Den herved frembragte positive udgangssignalflanke fra denne D-flip-flop trigger det monostabile kiptrin MPO over den dynamiske indgang MP02 og erstatter herved den endnu ikke tilstedeværende udgangssignalflanke fra D-flip-flop'en FPI. Derefter forbliver D-flip-floptrinnet FP3 i den indtagne tilstand, hvilket dog ingen indflydelse har for det yderligere kobleforløb. Det monostabile kiptrin MPO vil i det efterfølgende tidsrum ved korrekt funktion af koblingen kun blive trigget af D-flip-flop-trinnet FPI, da flip-floptrinnet FP3 forudsætningsmæssigt ikke uden tastbetjening kan vende tilbage til grundstillingen, og der derfor heller ikke kan frembringes en yderligere positiv flanke for det monostabile kiptrin MPO.

Nøjagtigheden ved sammenligning mellem kvartsgeneratoren G's periodevarighed og den samlede løbetid for seriekoblingen RG er afhængig af tidsvinduet, altså . af løbetiden for det yderligere monostabile kiptrin MPZ. Jo kortere denne tid er, des nøjagtigere fastlægges den nævnte tidssammenligning og des tidligere kan en divergens fastlægges. Enhver ubemærket forøgelse af løbetiden for det monostabile kiptrin MPZ betyder derfor også en ubemærket forrringelse af nøjagtigheden. Det rettidige tilbagefald af det monostabile kiptrin MPZ til grundstillingen kontrolleres derfor. Dette sker ved hjælp af D-flip-floptrinnet FP2, som med sin taktindgang TFP2 er sluttet til grundstillingsudgangen MP03 for det monostabilekip-trin MPO. D-flip-floptrinnet FP2 kobles under hver cyklus fra grundstillingen i den anden tilstand og er således forberedt, når kvartsgeneratoren G afgiver et signal med værdien 0. Efter den positive flanke af kvartsgeneratorsignalet frigives D-flip-floptrinnet FP2 og trigges af det monostabile kiptrin MPO, når dette igen vender tilbage til grundstillingen. D-flip-floptrinnet kun kan stilles i grundstillingen, når udgangssignalet fra det monostabile kiptrin MPZ til dette tidspunkt har værdien 0, altså når det monostabile kiptrin MPZ i forvejen er vendt tilbage til grundstillingen. Kun hvis flip-floptrinnet FP2 kobles tilbage til grundstillingen, opstår den til trigning af det første monostabile kiptrin MP1 i seriekoblingen RG nødvendige positive flanke. I det efterfølgende tidsrum tilkobles de enkelte monostabile kiptrin i seriekoblingen RG efter hinanden, indtil det monostabile kiptrin MPZ igen betjenes til frembringelse af tidsvinduet.

Da flip-floptrinnene FPI og FP2 ved forskriftsmæssig drift tilkobles skiftevis og udløbstiden for det monostabile kiptrin MPO overvåges inden for den samlede løbetid for seriekoblingen RG, opnås der en signalteknisk sikker kontrol af det fra det monostabile kiptrin MPZ frembragte tidsvindue til gennemførelse af tidssammenligningen.

A.lle kobleled i styreimpulsgeneratoren samt kvartsgeneratoren G selv tilkobles under en cyklus og afprøves herved med hensyn til funktionsdygtigheden. Util-